Mengapa kita menggunakan sinar inframerah untuk semikonduktor bebas timbal
Dunia semikonduktor terus berusaha mengikuti standar “hijau” dan bebas timbal. Selama ini, cara yang umum digunakan adalah menggunakan oven konveksi—yaitu kotak besar yang memanaskan udara dalam jumlah besar untuk mengeringkan wafer atau mengeras bahan perekat.
Tapi sejujurnya, itu merupakan pemborosan energi. Itulah mengapa kita menggunakan sinar inframerah berfrekuensi pendek (Short-Wave Infrared/SWIR). Alih-alih menggunakan udara panas, kita menggunakan radiasi elektromagnetik. Mungkin kedengarannya rumit, tetapi sebenarnya caranya sangat sederhana.
Berhentilah memanaskan seluruh ruangan, fokuslah pada bagian yang perlu dipanaskan saja.
Bayangkan oven biasa: Anda harus memanaskan dinding, udara, dan rak-raknya terlebih dahulu sebelum bagian yang ingin dipanaskan benar-benar panas. Proses ini lambat dan mahal.
Sinar inframerah menghindari hal tersebut. Foton-fotonnya langsung mengenai permukaan bahan, sehingga molekul-molekulnya bergetar dan menghasilkan panas secara instan. Dengan demikian, penggunaan energi menjadi lebih efisien, karena Anda tidak perlu memanaskan kotak logam yang besar; Anda hanya perlu membayar biaya untuk panas yang benar-benar dibutuhkan oleh bagian tersebut.
Masalah dengan bahan bebas timbal
Yang sulit adalah bahan perekat dan solder bebas timbal membutuhkan suhu yang lebih tinggi serta waktu pemanasan yang lebih singkat dibandingkan bahan berbasis timbal. Ini merupakan tantangan tersendiri. Jika suhu terlalu tinggi, bahan tersebut akan melengkung. Jika suhu terlalu rendah, sambungan antar komponen akan tidak sempurna. Keduanya bukanlah situasi yang baik.
Kita mengatasi hal ini dengan menyesuaikan panjang gelombang sinar inframerah. Sinar inframerah berfrekuensi pendek dapat menembus bahan lebih dalam. Dengan demikian, bagian bawah komponen akan mengeras dengan kecepatan yang sama seperti bagian atasnya. Dengan begitu, tidak akan ada efek “skin effect”, di mana permukaan tampak kering, padahal bagian dalamnya masih basah.
Kelemahan (karena selalu ada kelemahan)
Lampu inframerah berintensitas tinggi memiliki kekuatan yang luar biasa. Bahan dapat mencapai suhu yang diinginkan dalam hitungan detik. Namun, intensitas panas yang tinggi ini memberikan tekanan besar pada perangkat yang digunakan. Jika rangka mesin tidak dirancang untuk menahan panas tersebut, sensor-sensor akan rusak atau rangka mesin akan melengkung. Anda tidak bisa sekadar menyambungkannya ke listrik dan melupakan masalahnya. Anda membutuhkan sistem pelindung panas yang efektif serta sistem pendinginan udara untuk menjaga stabilitas perangkat tersebut.
Pada akhirnya, beralih ke penggunaan sinar inframerah bukan hanya soal memenuhi standar “hijau”. Tujuannya adalah untuk mengurangi waktu proses produksi dan memenuhi persyaratan suhu yang dituntut oleh bahan-bahan bebas timbal.